package org.flint.data.structure.heap;

import com.google.common.collect.ImmutableList;
import com.google.common.collect.Lists;

import java.util.ArrayList;

/**
 * @author flint92
 */
public class MaxHeap<E extends Comparable<E>> {

    private ArrayList<E> data;

    public MaxHeap(int capacity) {
        this.data = Lists.newArrayListWithCapacity(capacity);
    }

    public MaxHeap() {
        this.data = Lists.newArrayList();
    }

    public MaxHeap(E[] array) {
        if (array == null || array.length == 0) {
            this.data = Lists.newArrayList();
        } else if (array.length == 1) {
            this.data = Lists.newArrayList();
            this.data.add(array[0]);
        } else {
            this.data = Lists.newArrayList(ImmutableList.copyOf(array));
            // 获取最后一个非叶子节点的索引
            int i = parent(array.length - 1);
            for (; i >=0; i--) {
                siftDown(i);
            }
        }
    }

    /**
     * 获取堆的大小
     *
     * @return 堆的大小
     */
    public int size() {
        return this.data.size();
    }

    /**
     * 判断是否为空
     *
     * @return bool
     */
    public boolean isEmpty() {
        return this.data.isEmpty();
    }

    private int parent(int index) {
        // (index - 1) / 2
        return (~(-index)) >> 1;
    }

    private int leftChild(int index) {
        // index * 2 + 1
        return index << 1 | 1;
    }

    private int rightChild(int index) {
        // (index + 1) * 2
        return (-(~index)) << 1;
    }

    /**
     * 添加元素
     *
     * @param e 元素
     */
    public void add(E e) {
        // 1. 将元素首先添加到最后位置
        this.data.add(e);
        // 2. 最后一个元素上浮
        siftUp(size() - 1);
    }

    private void siftUp(int k) {

        while (k > 0 && get(parent(k)).compareTo(get(k)) < 0) {
            swap(k, parent(k));
            k = parent(k);
        }
    }

    private E get(int i) {
        return this.data.get(i);
    }

    private void swap(int i, int j) {
        E tmp = get(i);
        this.data.set(i, get(j));
        this.data.set(j, tmp);
    }

    /**
     * 获取最大元素值
     *
     * @return 最大元素
     */
    public E findMax() {
        if (isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("heap is empty.");
        }
        return this.data.get(0);
    }

    /**
     * 取出最大元素
     *
     * @return 最大元素
     */
    public E extractMax() {
        E ret = findMax();

        int last = size() - 1;
        // 1. 将第一个元素和最后一个元素交换
        swap(0, last);
        // 2. 删除最后元素 也就是删除了最大元素
        this.data.remove(last);
        // 3. 将第一个元素下沉
        siftDown(0);

        return ret;
    }

    private void siftDown(int k) {
        while (leftChild(k) < size()) {
            int j = leftChild(k);
            int right = rightChild(k);
            if (right < size()
                    && get(right).compareTo(get(j)) > 0) {
                j = right;
            }

            if (get(k).compareTo(get(j)) >= 0) {
                break;
            }

            swap(k, j);
            k = j;
        }
    }


    /**
     * 取出最大元素之后 放入一个元素
     *
     * @param e 放入的元素
     * @return 原最大元素
     */
    public E replace(E e) {
        E ret = findMax();

        // 1. 将堆顶元素替换成给定元素
        this.data.set(0, e);
        // 2. 栈顶元素下沉
        siftDown(0);

        return ret;
    }

}
